酒精工厂设计

1、本次设计就酒精生产的现况，社会背景，生产工艺，生产工厂的设计等方面逐一分析，并按照生物工厂设计课程设计任务书所含内容，相关数据进行计算 现在的酒精主要还是通过发酵发开制备的。 酒精设备的原料主要有淀粉质和纤维质为主，通过各种酶的作用而产生酒精的，酒精生产也带来了很多副产品，比如说杂醇油、甲醇、二氧化碳等。 下面主要讲解以发酵发制备酒精（alcohol）的工艺； 现在的淀粉质原料主要有；玉米、木薯、糖蜜、小麦等。 木薯经过热预处理后加入a-淀粉酶让淀粉分子从原料细胞中游离出来以后，先膨胀，糊化，通过酶的作用使之分解为小分子的糊精和低聚糖。然后利用糖化酶将液化产物进一步彻底水解成葡萄糖的过程。 利

2、用酒精酵母将葡萄糖转化成为酒精。然后在通过蒸馏工艺将酒精浓缩为大约为95.57%的酒精溶液。1.5.1 工艺及设备计算（1）、 根据工艺流程草图逐步地进行物料衡算与热量衡算。（2）、 计算单位基本是以每小时计，并尽量采用国际单位。（3）、计算中的物理化学参数基本来源一致。（4）、 对于标准设备，直接根据生产能力进行选型，而对于非标准设备，则进行设计计算。（5）、对重点设备糖化罐进行详细地设计计算。（6）、 对于其他内容，如经济核算、安全防火、综合处理费用进行估算。1.5.2 流程的选择（1）、 原料预处理：采用真空风送流程，防止粉尘飞扬。干法二级粉碎，木薯干片原料较大块，不易在一次粉碎达到要求

3、，故采用二次粉碎以提高粉碎度。4（2）、 调浆：采用一个冲量计进行粉水自动化调浆，实现了自动化生产过程，减轻了工人劳动强度。（3）、 蒸煮工艺：采用带喷雾转盘的锅式低温常压连续蒸煮方法，生产条件温和，操作安全、简便，热利用率高，节省了蒸汽、能耗，提高了淀粉利用率和设备利用率。（4）、 糖化酶的利用：该酶活性高，用量少，配制成溶液即可投入使用，不用进行高温蒸煮，节约了资金、能源，且快速、易操作。（5）、 糖化工艺：采用真空前冷却的连续糖化法，使冷却用水用量大大减少，可将醪液在瞬间降低到相应的温度，冷却好的醪液连续进入糖化锅，锅内有搅拌器，冷却器，使糖化温度得以保证。（6）、发酵工艺：采用连续发酵

4、，缩短了发酵周期，提高设备利用率，便于实现自动化、连续化，降低了生产成本。（7）、 精馏工艺：采用两塔式蒸馏，粗馏塔采用泡罩塔，精馏塔采用浮阀塔，二塔间用气相过塔，从而节省加热蒸汽、冷却水，但要注意成品质量控制。1.5.3 主要技术经济指标：（1）、生产规模： 年产95%（V）医药酒精500,000吨（2）、日产酒精量：333.33吨 （生产天数： 320天/年）（3）、淀粉出酒率： 53%（4）、淀粉利用率： 85.38%（5）、原料出酒率： 38.2%（6）、每吨酒精耗原料：2.62吨原料/吨酒精（7）、水单耗：45.48T/T酒精（8）、电单耗：1444.80kwh/T酒精（9）、汽单耗

5、：4.018T/T酒精1.5.4 主要工艺参数：（1）、原料淀粉含量：72.1%（2）、加水比：1:4.2（3）、调浆温度：50（4）、液化温度：85（5）、糖化温度：60（6）、发酵温度：35（7）、-淀粉酶：2500单位/g,用量对淀粉为1.0-2.0 u/g。（8）、糖化酶：10万单位/g, 用量对淀粉为180-220 u/g.（9）、蒸煮率：99%，糖化率：99%，发酵率：90% 蒸馏率：99%（每塔损失0.5%）（10）、调PH值的工业硫酸用量：1.68吨/天 1.5.5 其他方面本设计除进行主要的工艺设计外，还简要地论述了其他相关内容，如经济核算、安全防火、综合处理费用、三废处理等

6、。自己选择按你设计的来第二章 工艺流程2.1工艺原理工艺原理是：往酒精水溶液中加入脱水剂，在酒精、水与脱水剂三元混合物中会形成一系列的三元共沸物，其中乙醇-水-脱水剂组成的三元共沸物的沸点最低，而且其组成中水的百分含量高于酒精-水二元共沸物中水的含量。根据这一原理，按其工艺特性进行蒸馏时，水会被三元共沸物带走以达到脱水之目的。本工艺流程不仅成功地确保了无水酒精产品的质量，克服了引进技术的一些缺陷，实现了整套装置的国产化，降低了投资成本。而且采用了节能新技术，根据"差压蒸馏"原理，利用再生塔的塔顶高温蒸汽加热脱水塔塔釜液体，以减少蒸汽和冷凝水用量，降低了产品的生产成本，大大提

7、高了装置的技术含量Ps可以自己改2.4 工艺流程选择的原则本设计采用连续发酵法生产酒精，发酵法的工艺流程有多种，而选择一种恰当的工艺流程则成为一项既复杂而又重要的工作，在流程选择过程中，关键是考虑以下几个问题：技术上的可靠性，经济上的合理性、有效性，生产上安全问题、三废问题。对于采用淀粉质原料发酵生产酒精，一般是经过如下几个程序：原料 粉碎蒸煮糖化发酵蒸馏酒精。只是在各个工上具体采用何种工艺则大相径庭，依据设计任务，该厂属于中型以上的厂房，本设计采用了全封闭流式连续发酵法。本设计的工艺流程中，原料输送采用带式输送机（风送），二级锤式粉碎，低温锅式串联连续蒸煮，以糖化酶为糖化剂，高位糖化罐连续糖

8、化，外喷淋冷却，连续发酵（罐内装蛇管冷却），双塔气相过塔式蒸馏，整个生产过程中，从蒸煮到发酵除了依靠液位自动流加，也采用了泵以尽量减少染菌的机会，有利于连续化生产。降低生产强度，提高了劳动生产率和设备利用率。2.5工艺流程论证（1）、输送方式原料距离粉碎车间有一段距离，采用皮带输送会大大减轻原来输送的劳动强度，而且在皮带输送的上方装有吸磁装置，吸取干薯中的铁质杂质，经皮带输送后，采用抽风机送，由引风机把薯干运进料管，利用空气流动所产生的抽动力在管道中将物料输送，木薯干在晒制及收购过程中，往往混有铁片、砂石等杂质，如果它们在风送中不能为气流所带走就会自动掉落在地上，同时整个风网系统的负压状态，也

9、能有利于实现粉碎过程无尘作业，改善劳动条件。实践证明，风选风送具有以下优点：1由于铁和石块进入细碎机的机会较少，对后面工序设备磨损程度大大降低，粉碎效率比机械提升50%。2由风管代替一套斗式提升机，并且可以省掉一些除尘和除铁装置，从而简化了工艺设备，方便了车间布置。3实现了整个粉碎过程的连续化和自动化。但气流输送存在着耗电大，动力费用大，噪音大的缺点，虽然如此，气流输送仍然是一项较新的输送技术。本工艺采用气流输送技术。（2）、粉碎方法的选择目前原料的粉碎方法有干法和湿法两种，综合多方面因素，本工艺采用二级干法粉碎。湿法粉碎用于加工水分较多的原料，其主要优点是原料粉末不会飞扬，减少原料损失，省去

10、了除尘通风设备，但是，由于南方气温高，湿原料粉浆易变质，因此参照国内许多酒精厂工艺设计，我们选择了干法粉碎。其主要原因是：湿法粉碎的原料只能立即用于生产，不宜贮藏，且耗电量比干法多810%，同时锤式粉碎机易堵塞，干法粉碎是原料过磅后直接进入粉碎机进行粉碎，耗电比湿法少，易保质，使生产畅通，采用适当方法，可以接近完全地消除粉尘飞扬，基于湿法粉碎不利于连续生产以及干法粉碎的诸多优点，本设计采用干法粉碎。（3）、粉碎流程的选择粉碎是连续生产酒精的前提，原料粉碎度的大小因原料不同而异，因此根据原料不同确定适当的粉碎度是很有必要的，如果粉碎度大，吸水困难，液化困难，粉碎度偏小，则在粉碎过程中耗电量较大。

11、对实际生产不利，因此，必须严格控制好粉碎度，本工艺采用二级粉碎，粗粉碎采用的粉碎比为1:1015，选用7mm筛孔；细粉碎采用的粉碎比为1:3040，采用1.2mm筛孔。粉碎度基本合适，达到工艺要求，液化效果较好。（4）、调浆工艺在液化工段之前加一定量的水对原料进行调浆，所加的水一部分来自蒸馏车间的冷凝水，一部分来自车间液化结束的冷却水，可以达到二次回收利用的目的，节约资源。其加水量有一定的比例，若加水量过多，会使粉浆很稀，导致工厂生产能力降低，设备利用率低，蒸汽消耗大，若加水过少，粉浆过浓，粘度大，流动性差，会导致喷射液化时受热不均，酶不能更好地作用，形成糖份损失，同时不利于输送和酵母发酵。根

12、据上述情况，目前我国各酒厂对原料的加水比为1:3.54(干薯：水)。本设计取1:4.2。加水比稍大是考虑到原料的生产量较大，为了避免发生糖焦化，同时也可提高淀粉出酒率，酵母发酵好，提高产品的产量和质量。另外，加水的温度也进行了选择。一般情况下，粉状原料的加水温度在50 左右，在螺旋搅拌器中，水与-淀粉酶同时加入，同粉状木薯干进行均匀混合，送入搅拌桶，再泵入喷射液化器，若水温过高，原料与高温水接触时，会部分糊化而结块，造成液化不彻底，降低出酒率，反之水温过低，喷射液化时需较多的蒸汽，蒸汽耗用量大，成本高。（5）、工艺指标粉碎物料细度2.0mm加水比：木薯干片：水=1:4.2调浆温度：50粉浆浓度

13、：16.4°Bx2.2 原料粉碎及调浆2.2.1 原料处理、粉碎的目的在进行原料粉碎前必须先将原料中混杂的铁钉、杂草、泥块和石头等杂质除去。因为含淀粉原料大都市是植物的块根块茎，收割时往往混有铁片、石子等，容易使粉碎机的筛板磨损，使机器发生故障或堵塞阀门、管路和泵，严重影响正常生产。所以在生产前，必须先要经过原料处理。谷物或薯类原料的淀粉，常以颗粒状态储存于细胞之中，受细胞壁的保护，既不能溶于水，也不易和淀粉水解酶接触，进行粉碎后，成为粉末原料，使淀粉释出，增加原料接触面积，有利于淀粉颗粒的吸水膨胀，糊化，提高热处理效率，缩短热处理时间，使原料中淀粉损失减少，粉末状原料加水混合后易流

14、动输送。2.2.2 原料预处理流程木薯片过磅倒立输送机皮带输送机除铁设备旋风分离器 袋滤器抽风机旋风分离器细粉碎机料箱粗粉碎机闭风器风机闭风器螺旋输送机调浆桶泵去液化加水、蒸汽、-淀粉酶2.2.3 工艺流程论证（1）、输送方式原料距离粉碎车间有一段距离，采用皮带输送会大大减轻原来输送的劳动强度，而且在皮带输送的上方装有吸磁装置，吸取干薯中的铁质杂质，经皮带输送后，采用抽风机送，由引风机把薯干运进料管，利用空气流动所产生的抽动力在管道中将物料输送，木薯干在晒制及收购过程中，往往混有铁片、砂石等杂质，如果它们在风送中不能为气流所带走就会自动掉落在地上，同时整个风网系统的负压状态，也能有利于实现粉碎

15、过程无尘作业，改善劳动条件。实践证明，风选风送具有以下优点：1由于铁和石块进入细碎机的机会较少，对后面工序设备磨损程度大大降低，粉碎效率比机械提升50%。2由风管代替一套斗式提升机，并且可以省掉一些除尘和除铁装置，从而简化了工艺设备，方便了车间布置。3实现了整个粉碎过程的连续化和自动化。但气流输送存在着耗电大，动力费用大，噪音大的缺点，虽然如此，气流输送仍然是一项较新的输送技术。本工艺采用气流输送技术。4（2）、粉碎方法的选择目前原料的粉碎方法有干法和湿法两种，综合多方面因素，本工艺采用二级干法粉碎。湿法粉碎用于加工水分较多的原料，其主要优点是原料粉末不会飞扬，减少原料损失，省去了除尘通风设备

16、，但是，由于南方气温高，湿原料粉浆易变质，因此参照国内许多酒精厂工艺设计，我们选择了干法粉碎。其主要原因是：湿法粉碎的原料只能立即用于生产，不宜贮藏，且耗电量比干法多810%，同时锤式粉碎机易堵塞，干法粉碎是原料过磅后直接进入粉碎机进行粉碎，耗电比湿法少，易保质，使生产畅通，采用适当方法，可以接近完全地消除粉尘飞扬，基于湿法粉碎不利于连续生产以及干法粉碎的诸多优点，本设计采用干法粉碎。（3）、粉碎流程的选择粉碎是连续生产酒精的前提，原料粉碎度的大小因原料不同而异，因此根据原料不同确定适当的粉碎度是很有必要的，如果粉碎度大，吸水困难，液化困难，粉碎度偏小，则在粉碎过程中耗电量较大。对实际生产不利

17、，因此，必须严格控制好粉碎度，本工艺采用二级粉碎，粗粉碎采用的粉碎比为1:1015，选用7mm筛孔；细粉碎采用的粉碎比为1:3040，采用1.2mm筛孔。粉碎度基本合适，达到工艺要求，液化效果较好。5（4）、调浆工艺在液化工段之前加一定量的水对原料进行调浆，所加的水一部分来自蒸馏车间的冷凝水，一部分来自车间液化结束的冷却水，可以达到二次回收利用的目的，节约资源。其加水量有一定的比例，若加水量过多，会使粉浆很稀，导致工厂生产能力降低，设备利用率低，蒸汽消耗大，若加水过少，粉浆过浓，粘度大，流动性差，会导致喷射液化时受热不均，酶不能更好地作用，形成糖份损失，同时不利于输送和酵母发酵。根据上述情况，

18、目前我国各酒厂对原料的加水比为1:3.54(干薯：水)。本设计取1:4.2。加水比稍大是考虑到原料的生产量较大，为了避免发生糖焦化，同时也可提高淀粉出酒率，酵母发酵好，提高产品的产量和质量。另外，加水的温度也进行了选择。一般情况下，粉状原料的加水温度在50 左右，在螺旋搅拌器中，水与-淀粉酶同时加入，同粉状木薯干进行均匀混合，送入搅拌桶，再泵入喷射液化器，若水温过高，原料与高温水接触时，会部分糊化而结块，造成液化不彻底，降低出酒率，反之水温过低，喷射液化时需较多的蒸汽，蒸汽耗用量大，成本高。（5）、工艺指标粉碎物料细度2.0mm加水比：木薯干片：水=1:4.2调浆温度：50粉浆浓度：16.4&

19、#176;Bx2.3 液化与糖化2.3.1 液化与糖化工段的工艺流程2.3.2 液化的目的在-淀粉酶的最佳作用温度范围内，通过-淀粉酶的酶解作用，使植物组织和细胞彻底破裂，原料内含物的淀粉颗粒吸水膨胀而破坏，使淀粉由颗粒变成溶解状的糊液，目的是使淀粉易受糖化酶的作用，水解成可发酵性糖。其次，由于原料表面附着大量的微生物，如果不将这些微生物杀死，会引起发酵过程的严重污染，使生产失败，通过蒸煮可以对原料进行灭菌作用。42.3.3 液化工艺的选择由于传统的高温高压蒸煮工艺存在着耗气量大，对设备要求高，劳动强度大，且在高温高压下糖份量易焦化和水解，醪液质量较低等一系列缺点。因此，本设计采用目前较为成熟

20、的低温连续锅式蒸煮液化工艺，此工艺的特点主要有：（1）设备操作简单，使用寿命延长。（2）设备基本处于满负荷运行状态，故设备利用率大大提高，再加上醪液浓度提高，可促使产量上升。（3）由于酶作为催化剂，具有高效性，专一性，得到的醪液质量好，可提高淀粉出酒率，而且用量少，降低成本。（4）所需设备不需耐高温高压，节省了设备的投资。（5）由于是在低温常压下蒸煮液化，与高温高压蒸煮相比（蒸汽消耗一般占整个车间用汽量的30%-40%，能耗占25%-30%），水电汽消耗量大大减少，同时平均每吨酒精降低煤耗近20%，降低了生产成本。（6）采用高温高压间歇工艺时，易形成对发酵有害的大量焦糖、黑色素、甲醇，这些物质

21、均不能被酵母利用，还会阻碍酵母的生长。所以该方法使酵母发酵活力提高，发酵周期短，发酵50h后基本结束。本工艺在扩大实验与大生产中证明，淀粉利用率可达8892%。达到了较高的标准。另外，本工艺也可能存在染菌问题，但由于-淀粉酶是耐酸性酶，可以通过调节PH来抑制杂菌生长，也可以用添加抗生素的方法来抑制杂菌。2.3.4 糖化的目的薯类和谷类经加压蒸煮，淀粉糊化成为溶解状态，但是还不能直接被酵母利用，因此糊化醪在发酵前必须加入一定量的糖化剂使其变成能够发酵的糖类。2.3.5 糖化剂的选择糖化过程中所采用的糖化剂一般分为两大类：酸糖化剂与酶糖化剂，用无机酸作糖化剂时水解速度快，能将淀粉直接转变成葡萄糖，

22、但对设备腐蚀性强，且杂质多；酶糖化剂主要是谷芽和曲，传统的酒精生产多采用曲糖化剂。曲有两种：固体曲和液体曲。近年来，多采用酶制剂进行糖化已呈趋势。本设计采用添加糖化酶作为糖化剂的新工艺。它与曲糖化剂相比，具有以下优点：（1）节约大量的原料，节省占地面积。（2）糖化酶活性较好，用量少，产量稳定，质量也好。（3）糖化酶添加工艺不需要液体曲培养缸及压缩空气设备，减少压缩空气用量。（4）省去了液体曲生产工艺的繁琐过程，使生产的一系列设备以一个简单的糖化酶罐计量，节省了大量资金，缩短了生产周期。2.3.6 糖化工艺的选择（1）、间歇糖化工艺目前，在小型的酒精工厂内尚采用间歇糖化工艺，但该工艺的各个工序都

23、是在一个设备中进行，设备的利用率低，冷却水和动力的消耗大。（2）、连续糖化工艺连续糖化比间歇糖化工艺其设备的利用率提高了100%以上，节约冷水253 6%，节约能量25%，连续化生产也易于实现自动化控制，因此本设计采用连续糖化工艺。由糖化罐出来的液化醪温度较高，为85，而糖化酶的适宜作用温度为60左右，因而需将液化醪冷却至该温度，一般来说，糖化罐中蛇管对液化醪进行冷却，但为防止蛇管工作能力不够，且在糖化罐中设置大面积蛇管造成的设备利用率下降，所以本工艺在液化醪进入糖化罐前，用真空冷却器对其进行冷却，将85的液化醪冷却至60左右进入糖化罐，同时糖化酶由高位罐以1m3/h的速度加入糖化罐，至醪液位

24、糖化罐的1/2时开始搅拌，使酶与醪液充分混合，本设计采用的糖化温度为60，糖化时间参考工厂实际经验，采用30min。糖化完全后，打开排料阀，将糖化后的醪液送往喷淋冷却塔，冷至35泵去发酵罐。工艺流程如下：2.3.7 工艺指标（1）、液化工段蒸汽压力：4.0kgf/cm(表压)液化温度：8590液化时间：120min液化醪浓度：15.5°BX-淀粉酶添加量：2500U/g原料（2）、糖化工段糖化时间：30min糖化温度：60糖化醪浓度：18.0°BX糖化酶用量：10万U/g原料糖化PH值：4.55.02.4 酒母培养与酒精发酵2.4.1 酒母培养的目的 淀粉酒精发酵过程中需大

25、量的酵母，因此必须选择优良酵母菌种进行纯种培养，由单一细胞出发，增殖大量酵母作为种子，然后利用纯种的酵母种逐级扩大培养。直至酒母的细胞数足以满足酒精发酵的需要。2.4.2 酒母培养的工艺流程2.4.3 酵母菌种的选择首先进行酒精生产所用酵母菌必须满足以下性能：（1）含有较强的酒化酶，发酵的能力强，周期短。（2）繁殖速度快，具有很强的增殖能力。（3）耐温性能好，能在较高的温度下进行繁殖和发酵。（4）耐酸性强。（5）抗噬菌体、杂菌的能力强。（6）生产性能稳定，变异性少。（7）发酵时产生泡沫少。（8）耐酒精能力强。本设计采用的酵母菌为H5-2高温酵母，此酵母除具有上述优点外，其突出的特点是耐高温，其

26、正常发酵温度为30，但在40时仍能正常发酵，可以缩短发酵周期，其最适培养温度为2832，在11%酒精下仍能发酵。2.4.4 酒母培养工艺简述酒母培养可分为两个阶段：即酵母纯种扩大培养和酒母培养阶段。（1）、酒母纯扩大培养1 原菌种斜面培养：接种后在2530培养35天。2 液体管培养：灭菌后，冷却至2530，无菌条件下接入液体试管，摇匀后置2530，20h3 三角瓶培养：稀溏浓度为1415°BX，酸度56°，糖分6.57.0%，塞好棉塞蒸汽灭菌15min，冷却至2530，无菌操作接种，摇匀后置2530，1214h后接入卡式罐。（2）、酒母扩大培养工艺卡式罐小酒母罐大酒母罐成熟

27、酒母送至主发酵罐 酒母制备方法有：间歇，连续，半连续三种。1 间歇式酒母培养：将每次培养的新酵母从卡式罐接入小酒母罐，培养成熟后再接入大酒母罐，然后接种提供发酵罐用。用这种方法接种，可以连续几个月或更长时间，不需要更换酒母种子，但需保持严格的无菌操作。酒母由接种到成熟的时间一般为1214h时，将其中1525%作为酒母种，其余送入发酵罐中，如此反复循环。2 连续式酒母培养：连续培养酒母的方法足以保证酒母中酵母数量，当生成酵母数量大于取出的酵母数，则酵母将由容器中流走。此外，应该保持酵母繁殖的最适条件，如糖液的浓度、酸度、风量、发酵度等。3 半连续式酒母培养a) 第一纯培罐培养：移种前用水冲洗后通

28、蒸汽100，空罐杀菌10min，在纯培罐中配制18°Bx的糖液，用蒸汽煮沸10分钟。PH3.84.2，接入卡式罐，保持3233，间歇通风，每小时通风10min，培养1618h，当锤度为原来的50%左右，繁殖旺盛便可以移入第二纯培罐。b) 第二纯培罐培养：培养基的制备，方法及培养工艺同上，培养时间1216h。移种条件同上，它的有效体积为第一纯培罐的45倍。c) 中间酒母罐培养：接种前用水冲洗后通蒸汽至100，杀菌10min，冷却后加入酸化稀释糖液制成的培养液，糖份1112%接入第二罐的纯种，保持恒温3233，微量通风，培养至酒母成熟，酒母成熟指标为糖化消耗1/2，每8h向主发酵罐放成熟

29、酵母醪一次，保留1/10成熟酒母，再连续接入培养液，并微量通风，8h再向主发酵罐选成熟酒母醪，如此反复，再隔57天，将中间酒母罐醪放尽，清洗杀菌，再进行第二批酒母半连续培养，中间酒母罐有效体积为第二培罐的10倍。比较上述的几种方法，并结合工厂实际，本设计采用半连续培养法，为了保证质量，在培养中必须注意：（1）成熟醪中，其酵母的细胞数一般为1亿/ml，要求控制出芽率为1530%，死亡率1%，耗糖率为4045%，酒精含量34%（V），酸度增加不明显。（2）醪液的搅拌方式为气升式搅拌，通风比为1:2。（3）培养液温度为2830，虽然高温有利于酵母繁殖，但易使之衰老。（4）在培养过程中加强无菌管理，确

30、保酵母菌的纯种培养。2.4.5 发酵的目的淀粉原料经蒸煮，使淀粉呈溶解状态，又经过曲霉糖化酶的作用，部分生成可发酵性糖。这还不是酒精生产的终了，在糖化醪中接入酵母菌，在酵母的作用下，将糖分转变为酒精和CO2，获得酒精产品，这就是发酵的目的。42.4.6 发酵的流程2.4.7 发酵方式的选择根据发酵醪注入发酵罐的方式的不同，可以将酒精发酵的方式分为：间歇式，半连续式，连续式。（1）、间歇式发酵法：间歇式发酵法就是指全部发酵过程始终在一个发酵罐内进行，它又可分为：1一次加满法：此法是将糖化醪冷却到2730后，接入糖化醪量10%的酒母，混合均匀后，经6072h发酵至成熟，其优点是操作简单，易于管理。

31、2分次添加法：生产时，先打入发酵罐容积1/3的糖化醪，接入10%酒母进行发酵，再隔23h后，加第二次糖化醪。再隔23h，加第三次糖化醪，如此，直至加到发酵罐容积的90%。3连续添加法 ：此法适用于连续蒸煮，连续糖化的酒精生产工厂，生产开始，先将一定量的酒母打入发酵罐，然后根据生产量，确定添加速度，一般从接种酵母后，应于68h内将罐装满，连续添加法的发酵总时间自加满罐时算起，约需6072h。（2）、半连续发酵法：半连续发酵指在主发酵阶段采用连续发酵，而后发酵则采用间歇发酵的方式，在半连续发酵中，由于醪液的添加方式不同，又可分为两种：一种是将一组数个发酵罐连接起来，使前三个罐保持连续发酵状态，第二

32、种是由78个罐组成一组罐，各罐用管道从上部通入下一个罐底部，半连续发酵方式的优点是省去了酒母制造，但无菌要求高。淀粉质原料生产酒精的连续发酵随着今年来发酵理论有所进展，尤其是在淀粉原料生产酒精的过程中采用连续蒸煮，连续糖化和液化曲新工艺，给连续发酵创造了条件。（3）、连续发酵法：1多级连续发酵工艺条件的建立a）多发酵罐平衡条件的建立：多级连续发酵是把发酵过程的不同阶段，分别放在不同的发酵罐中进行，新鲜糖化醪从首罐不断流入，直到成熟发酵醪从末罐流出。整个过程是连续状态，上述稳定条件的建立，主要通过两个途径完成：第一是采用化学恒定系流老控制，第二是控制发酵醪中酵母的细胞数，来达到维持多发酵状态相对

33、稳定。b）流加罐工艺条件的建立：所谓流加罐是指新鲜醪液加入的发酵罐。2连续发酵工艺，可分为两种：a）循环连续发酵法：此法将910个罐组成一组连续发酵罐组，多罐连续方式是从前罐上部流入后罐的底部。b）多级连续发酵法：此法也如上述组成一组发酵系统，多罐连接也是由前一罐上部经连通管道流至后一罐的底部。c）全封闭自流式发酵（4）、目前我国淀粉原料生产酒精多采用多级连续发酵法，它与其他两种方 法相比， 有以下优点：缩短发酵周期。省去了酒母增殖时间，前发酵时间，使醪液进入发酵罐即开始发酵，平均节省10h左右。设备利用率高。省去辅助生产时间，提高了设备利用率。提高淀粉利用率。按工厂实际生产，淀粉出酒率为56

34、.39%。减少了酒母培养工作：连续发酵15天25天才换种一次，大大减少了繁琐的酒母培养工作。生产稳定，生产过程更加合理。生产管理集中，易采用仪表自动化控制，降低劳动消耗。降低生产成本。有利于研究微生物生理状态，代谢作用，反应机理作用。虽然连续发酵易受杂菌影响，菌种变异问题较大，但在工厂实际操作中可通过采用适当措施避免。综合上述，本设计采用连续发酵工艺。2.4.8 工艺指标5（1）、酒母生长温度：2830（2）、酒母生长周期：10h（3）、最适发酵温度：3036（4）、耐酸能力：PH3.84.5（5）、耐酒精能力：11%（V）以下（6）、成熟酒母质量指标：细胞数：0.91亿/ml 出芽率：153

35、0%死亡率：1% 耗糖率：4050%酒精分：34% 酸度：不升高（7）、发酵成熟醪指标： 浓度：1.0°BX以下 还原糖：0.2% 总糖：0.40.8% 酸度：PH4.05.0 酒分：89% 镜检：外形正常，无杂菌2.5 蒸 馏2.5.1 蒸馏目的 蒸馏是利用液体混合物种各组分挥发性的不同而将之分离的方法，在酒精生产 中，将酒精和其他所有的挥发性杂质从发酵醪中分离出来的过程称为蒸馏。其结果就是得到酒精，除去粗酒精中杂质，进一步提高酒精浓度的过程则为精馏。精馏的结果得到医药酒精或精馏酒精。42.5.2 蒸馏方法的选择 蒸馏方法一般分为三种：常压，加压，减压蒸馏。在不同压力下，酒精与水的

36、恒沸混合物的组成是不同的，但当蒸馏达到恒沸温度时，蒸汽中酒精的含量不会增加。在一定压力下，恒沸混合物种酒精的成分是一定的，随着压力的降低，恒沸混合物种酒精成分增加，即可得到高浓度酒精，常压时恒沸点为78.15。恒沸物中酒精成分为95.5%（W）当压力降为70.00mmHg恒沸点为27.96。恒沸点混合物中酒精含量达100%。得到纯酒精，但本设计只要求得到95%（V）的医药酒精，可知采用常压或适当加压就可满足要求。2.5.3 蒸馏流程的选择蒸馏的方法有：单塔式蒸馏，双塔式和三塔式蒸馏。（1）、单塔式：用一个塔从发酵成熟醪中分离获得酒精成品，称为单塔蒸馏，它适用于对成品的质量，浓度要求不高的工厂。

37、（2）、双塔式：若利用单塔蒸馏制造浓度很高的酒精，则塔需要很多塔板，相应厂房也高，因此可把塔分为两个，分别安装。它又分为气相过塔与液相过塔。气相过塔是指粗馏塔的酒汽直接进入精馏塔，这种方式费用低，为淀粉质原料厂所用。（3）、三塔式：三塔式流程包括三个塔，一是粗馏塔，二是排醛塔，又称分馏塔，三是精馏塔。三塔流程由于精馏塔出来的粗酒精进入排醛塔，以及排醛塔的脱醛酒进入精馏塔的形式不同又可分为：直接式，半直接式，间接式。本设计仅要求产品有95%（V）的医药酒精，对醛酯类杂质的要求不是太高，所以无需采用三塔式蒸馏，用二塔式即可。且二塔蒸馏适用于淀粉质原料的酒精生产，投资和生产费用都较为经济合理。二塔式

38、蒸馏有气相过塔和液相过塔两种形式，前者酒汽直接进入精馏塔，这种过塔方式适用于淀粉质原料酒精生产，因淀粉质原料产酒时含醛量少，只需在精馏塔冷凝阶段排醛即可，而且这种形式由于蒸汽消耗量较少。省去一套冷却装置与大量冷却水而使生产费用降低。液相过塔则是粗馏塔出来的酒汽经冷凝成液体后再入精馏塔，这种方式一般用于糖蜜原料酒精生产，因为糖蜜原料含醛量较多，要求多次排醛，所以本设计采用二塔式气相过塔蒸馏。在本设计中，发酵成熟醪自发酵车间沉沙池泵入成熟醪预热器，被精馏塔顶的酒汽预热，由30预热到40后，从粗馏塔顶进料。粗馏塔利用高压蒸汽直接加热，蒸汽由塔底进入，均匀分布，酒精蒸汽自粗馏塔顶上升，不经冷凝，直接在

39、精馏塔的第18层进塔，此时酒汽浓度为40-46%（W）。精馏塔也是直接蒸汽加热，酒精蒸汽自塔顶上升，经成熟醪预热器，第1#，2#冷凝器冷凝后，送往回流罐，由回流罐用回流泵强制回流到精馏塔第50层塔板，第2#冷凝器的不凝气体经第3#、4#冷凝器排醛冷凝后送入工业酒精罐，成品酒精在塔顶回流管以下，即第45，46，47层塔板处液相提取，往成品冷却器冷却，检验器检验后，送到酒精计量罐计量（精馏塔层数由下往上计），然后再泵到成品罐，杂醇油采用液相提取，在进料层上，即第19，20，21层提取，经杂醇油冷却器冷却后进入杂醇油分离器。在分离器中加水稀释到含酒精10%（V）以下时，即可得以将油与淡酒分离，油送入

40、杂醇油暂贮罐，而淡酒则在精馏塔第8层回流，重新蒸馏。另外，杂质分级除去，头级杂质由塔顶排除，尾级杂质由塔底排除，中级杂质较难除去，但因其含量较少，可通过化学方法除去，如加碱液。2.5.4 塔板形式的选择在酒精厂中，除了甲醇塔用填料塔外，绝多数的排醛塔，精馏塔都是板式塔，而醪液塔不能用填料塔，板式塔也有很多种，如泡罩塔，浮阀塔。泡罩塔：操作稳定，塔内流量或汽量有较大波动时，仍不致影响板效率，可在塔中部抽出成品，缺点是压力降大，结构复杂，设备投资大。浮阀塔：优点是设有上下浮动的阀片，当塔气体负荷变化时，能自动地调节气体流通面积。保持浮阀孔隙速度不变，具有较大的弹性，保持稳定操作，操作范围较广，同时

41、阀片使上升气体呈水平方向喷出，气体高度分散，气流很少，气液接触时间长，接触面积大，由于气体水平喷出在气体负荷较大时产生雾沫夹带也少，在液流量少时也不会发生不与液层接触而垂直上升的不良现象，缺点是当塔内杂质较多时，易堵塞。由上述结合所要处理的物质特点，粗馏塔选用泡罩塔，这是因为粗馏塔中醪液杂质含量高，要求塔板不易堵塞。精馏塔选用浮阀塔，这是因为其处理能力大，压力降低，造价便宜，但易堵塞。6 2.5.5 工艺指标： （1）、粗馏塔 进醪温度：40 醪液含酒分：7.0%（V） 塔顶温度：93.3 塔顶压力：0.15kgf/cm（表） 塔底温度：104105 塔底压力：0.2kgf/cm（表） 废醪含

42、酒分：0.033%（W） （2）、精馏塔： 进料层浓度：46.53%（W） 塔顶温度：78.3 塔顶压力：常压 塔底温度：104.25 塔底压力：1.2kgf/cm（表） 废液含酒分：0.29%（W）2.6 辅助工段在酒母的培养，发酵前期将会用到无菌空气，而且无菌空气还可以用于吹通堵塞的管道，无菌空气将由压缩空气工段来提供，流程如下：这种流程称为两级冷却，两级分离压缩空气流程。两次分离油水的好处是：能提高传热系数，节约冷却水，油水雾分离较完全，经第一次冷却后，大部分的水，油都结成较大的雾粒，且雾粒浓度比较大，故适宜用旋风分离器分离，第二次冷却使空气进一步冷却后折出一部分较少的雾粒。宜采用丝网分

43、离器分离。这样可发挥丝网能够分离较小直径雾粒和分离效果较好的作用，经上次分离后的空气带雾较少，两级冷却可以减少油膜污染对冷却器传热的影响。比起单级冷却，分离的空气除菌系统，它更适于温暖潮湿的地区，由于加强了除水措施，确保和发挥了过滤器的除菌效率，为生产提供了合格的无菌空气。5其他的一些工段的锅炉房，根据经验选定，在此不再一一赘述。第3章 物料及热量衡算本设计中采用的主要数据生产规模：500000吨/年 95% （v）医药酒精全年生产天数：320天生产原料：木薯干片 平均直径：0.14m木薯干成份：水份：14.71% 粗蛋白：2.64% 粗脂肪：0.86% 碳水化合物：72.1% 粗纤维：3.5

44、5% 粗灰分：2.85% 粗淀粉：72.1%3.1 淀粉利用率：85.38%淀粉质原料制酒精化学方程式糖化酶（C6H10O5）n + n H2On C6H12O6162.1 18 180.1酒化酶C6H12O6 2 C2H5OH + 2CO2 + 生物热 180.1 92 88得（C6H10O5）n2n C2H5OH + 2nCO2 + 生物热设：对于100kg纯淀粉，理论上可生产成无水酒精x kg。162n ：2n *46 = 100 ：x x = 56.79100kg纯淀粉，理论上可生产成CO2 y kg。162n ：2n *44 = 100 ：y y = 54.32无水酒精折换95%（v

45、）= 92.41% （w）酒精，得相应的淀粉出酒率为56.79% /92.41 * 100% = 61.46% 但在实际生产中，由于生成酵母菌体生命活动消耗及副产品生成及其他损失，生产95% （v）酒精生产实际中的经验出酒率为53-55% ，本设计为53%。实际出酒率 53则淀粉利用率 = * 100% = * 100% = 85.38%理论出酒率 61.46原料出酒率：53% * 72.1% =38.2%酒精产量：500000/320=1562.5T/d=37500kg/h每天原料用量： 1562.5 = 4090.31 T/d 38.2%3.2 粉浆调制：每吨酒精所需原料量： 872.6/

46、1562.5=2.62 T木薯片/T酒精每小时原料用量：872.6/24=36.36 T/h每小时淀粉投入量：36.36*72.1%=26.22 T/h薯片干粉含量：36360.0*（1-14.71%）=31015.08 kg/ h 薯片含水量：36360.0*14.71% = 5344.92 kg / h3.2.1 粉浆加水比 ：物料：水 = 1 ：4.2（1）、原料加水量 ：36360.0 * 4.2 = 152712.0kg / h（2）、粉浆量 ：36360.0 *（1+4.2）= 189072.0kg / h现选用-淀粉酶2500单位/g,用量对淀粉为1.0-2.0 u/g，为确保酶

47、量现选取1.5 u/g。则-淀粉酶量：（1.5*26.22*1000*70%）/2500=11.0124 kg / h （11.0124*1000*1.5）/2=8259.3ml/h=8.2593 l/h（3）、粉浆干物质浓度：（31015.08+11.012*0.94）/（189072+11.012）*100% = 16.41%，相当于16.41。Bx，查毕业设计指导书知锤度比重d=1.06519 kg / l（4）、粉浆体积 ：（189072+11.0124）/1.06519 = 177511.01 l /h = 177.511m3/ h 3.2.2 粉浆的预热及其他 薯干粉温度取为25，

48、调浆水温40（蒸馏冷却水），用4 kgf/cm2(绝压) 蒸汽，热焓为654.9 6 Kcal/kg,把蒸馏冷却水预热至50，再进行调浆。薯干比热 ：Ci =0.37 * （1-14.71%） +1.0 * 14.71% = 0.463 Kcal/kg. 其中 0.37为绝干物质比热粉浆比热 ：Ci =0.37*16.4%+1.0*（1-16.4%）=0.897 Kcal/kg. 调浆温度 ：热平衡方程式： 式中字母分别代表：每小时投入干粉量、每小时加水量、薯干比热、水比热、薯干干粉温差、水温差。分别代入数据得： 0.463*36360.0*(50-25)=1.0*152712*(t-50)

49、t= 52.76故可用52.76水进行调浆。 采用4kgf/预热蒸馏冷却水至52.8，该蒸汽焓为i=654.9 Kcal/kg,则粉浆预热耗蒸汽量为： D = 3.3 液化工段：液化温度设为85，液化时间为120min3.3.1 加热蒸气消耗量： 预热醪的比热 C=0.37*0.1641 + 1.0*（1-0.1641） =0.897 Kcal/kg.蒸煮理论上的蒸汽消耗量：0.897*189072*(85-50) D = = 10415.71 kg / h 654.9-85 蒸气热损失按理论值的10%计，实际需蒸气为： 10415.71*（1+10%）= 11457.29kg / h3.3.

50、2 液化醪总量：液化醪总量 = 预热醪量+蒸汽冷凝水+ 淀粉酶= 189072+11457.29+11.0124 =200540.3024 kg / h 液化醪中干物质含量：（31015.08+11.0124*0.94）/200540.3024*100%=15.47% 相当于15.5Bx，查毕业设计指导书，知蒸煮醪比重d=1.061311 kg/l液化醪体积：200540.3024/1.06131= 188.96/ h3.4 糖化工段3.4.1 糖化酶用量糖化酶糖化力：10万单位/ g原料，用量对淀粉180-220 U/ml,取200 U/g原料所以糖化酶用量：(200*26.22*1000*

51、70%)/500000=7.3416 kg/h调成150 U/ml酶液，则：（7.3416*1000*150）/150=7341.6 ml/h =7.3416l/h3.4.2 糖化醪总量：糖化醪总量 = 液化醪量 + 糖化酶量 =200540.30 + 7.3416 =200577.404 kg/h糖化醪干物质含量 = 31015.08+11.0124*0.94+7.3416*0.94200577.404 + 7.3416 = 15.58 %相当于15.58。Bx,查毕业设计指导书的糖化醪比重：d=? kg /l糖化醪体积：200577.008/?=189164.70 l/ h = 189.1

52、65 m3/h3.5 酒母制造酵母品种：H5-2耐高温酵母，作用最高温度为40取36为主发酵温度，发酵总时间为50h3.5.1 糖化醪总量：200577.008 kg/h,查得糖化醪比重：? kg/l接种量按10%计，因糖化醪部分送往酒母缸制造酒母，而酒母醪中70%物质是糖化醪，则酒母醪量为：200577.008/（1+10%*70%）*10% = 18745.515 kg/h=17678.94 l/h=17.679 m3/h其中糖化醪量：200577.008*70%=140403.91kg/h送往发酵缸的糖化醪量为：200577.008-140403.91=60173.1024kg/h3.5.2 H2SO4 和（NH4）2SO4消耗量一般在小酒母缸中加1.0-1.2 H2SO4 进行酸化（PH4.0-4.5）并补充1（NH4）2SO4作为氮源。H2SO4消耗量：60173.1024*10%*1.2%=70.0 kg/h（NH4）2SO4消耗量：60173.1024*10%*1%=60.17kg/h（按大酒母缸醪量为发酵醪的10%，小酒母缸醪液为大酒母缸醪液的10%进行计算） 则：大酒母缸醪量 = 60173.1024*10% = 6017.31 kg/h小酒母缸醪量= 6017.31 *10%